張曉勇，鞠 科，嚴(yán)穎云

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西 柳州 545002）

熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)花紋板的特點(diǎn)是精軋前機(jī)架均使用平輥，僅末機(jī)架上的工作輥為花紋輥。在薄規(guī)格花紋卷的實(shí)際生產(chǎn)過程和運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品質(zhì)量主要受豆高系數(shù)、工藝溫度、張力參數(shù)、卷徑變化以及外部其他等因素的影響。除了鋼卷在卷取過程中自然產(chǎn)生的扁卷外，從卷取機(jī)卷筒卸卷出來后，鋼卷受本身的自重影響，在臥卷運(yùn)輸過程中也容易出現(xiàn)扁卷問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因無法平整而產(chǎn)生廢品，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利影響。

1 花紋卷扁卷的主要原因分析

1.1 溫度因素

薄規(guī)格花紋卷在卷取過程中，層流冷卻目標(biāo)溫度越高，花紋豆越容易產(chǎn)生擠壓而發(fā)生變形，從而產(chǎn)生間隙，隨著帶卷數(shù)越來越多，累計(jì)起來的層間隙也越來越大，扁卷也會(huì)更加明顯。取同樣厚度規(guī)格的花紋卷在不同溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，產(chǎn)生扁卷的數(shù)量如表1所示。

表1 溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2 受力因素

花紋卷在卷取過程中，因花紋豆的存在，層與層之間不可避免地存在間隙，特別是在內(nèi)圈卸卷脫離卷筒后及外圈卸卷接卷過程中高度過低時(shí)，會(huì)加大間隙產(chǎn)生扁卷。同時(shí)，如果帶鋼實(shí)際張力達(dá)不到單位卷取張力時(shí)，層間隙也會(huì)相應(yīng)增加，尤其是在薄規(guī)格花紋卷上表現(xiàn)得更加明顯。

1.3 豆型因素

原始花紋豆型主要考慮豆高問題，若設(shè)計(jì)的豆寬較窄、豆深較大、豆邊角度較小，軋制薄規(guī)格花紋板時(shí)易出現(xiàn)軋破甩尾等情況，異常軋制還會(huì)造成應(yīng)力集中，從而出現(xiàn)裂紋、崩豆等缺陷，由于崩豆后產(chǎn)生的裂紋較深，將導(dǎo)致花紋輥直接報(bào)廢，造成較大損失。

1.4 卷徑因素

鋼卷在卷取完成前，卸卷小車會(huì)在預(yù)定高度等待，但是在軋制花紋板時(shí)，由于二級(jí)模型只有光板的鋼卷直徑，導(dǎo)致軋制花紋板時(shí)小車的預(yù)定高度與實(shí)際偏差較大。實(shí)際鋼卷大時(shí)，鋼卷會(huì)提前壓在小車托輥上，引起小車托輥粘肉或者壓偏鋼卷外圈發(fā)生溢邊；實(shí)際鋼卷小時(shí)，鋼卷定尾完成后仍接觸不到小車，會(huì)引起鋼卷松圈后間隙變大，在鋼卷運(yùn)輸過程中產(chǎn)生扁卷情況。

2 花紋卷扁卷的改善措施

2.1 優(yōu)化卷取目標(biāo)溫度

將卷取目標(biāo)溫度由原來的610℃優(yōu)化至560℃。通過降低目標(biāo)溫度，花紋卷的扁卷問題得到大幅改善，因扁卷產(chǎn)生的廢品率大大降低。

2.2 優(yōu)化層流冷卻

由于薄規(guī)格花紋板軋制速度快，帶鋼上表面因花紋豆的存在很容易產(chǎn)生積水問題，導(dǎo)致卷取溫度波動(dòng)大，出現(xiàn)局部溫度高于目標(biāo)值的情況，從而產(chǎn)生扁卷問題。

2.2.1 優(yōu)化層流水閥選擇

增加頭部強(qiáng)冷功能，因薄規(guī)格花紋板溫降較快，通常只選擇1組強(qiáng)冷組數(shù)（上下排對(duì)稱開啟），而后根據(jù)二級(jí)模型自動(dòng)設(shè)定僅開下排水進(jìn)行調(diào)節(jié)。頭部強(qiáng)冷功能既能起到冷卻的目的，又可以對(duì)末機(jī)架的頭部進(jìn)行壓頭控制；之后的模型調(diào)節(jié)僅開下排水的目的是減少上排水量；通過改變上下表溫差來減少頭部飛翹情況，同時(shí)也可減少上表過多積水問題。

2.2.2 改造層流側(cè)噴水

通過對(duì)軋制過程進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，帶鋼上表面的積水除了上排集管水以外，還有帶鋼的兩側(cè)冒上來的下排水以及側(cè)噴水的積水，特別是精調(diào)之后只有單側(cè)的一個(gè)側(cè)吹水，帶鋼表面的積水很難吹掃干凈，于是決定在精調(diào)末段增加頂吹水，并在側(cè)面增加氣吹裝置，這樣就大幅減少了帶鋼上表的積水問題。頂吹水改造情況圖1所示。

圖1 改造后的頂吹水

2.3 優(yōu)化張力參數(shù)

帶鋼實(shí)際張力與單位帶鋼卷取的設(shè)定張力不一致，主要是由于卷筒電動(dòng)機(jī)力矩的設(shè)定值（電機(jī)輸出力矩）與帶鋼卷取力矩設(shè)定值偏差引起的。卷筒電動(dòng)機(jī)力矩設(shè)定值的計(jì)算方法：

式中：TREF為卷筒電動(dòng)機(jī)力矩設(shè)定值，%；TMAX為卷筒電動(dòng)機(jī)最大力矩（固定值），N·m；TM為卷取機(jī)機(jī)械摩擦力矩，速度一定時(shí)，其值為固定值，N·m；TF為卷筒電動(dòng)機(jī)張力力矩，N·m；TB為卷筒電動(dòng)機(jī)彎曲補(bǔ)償力矩，N·m；TI為卷筒電動(dòng)機(jī)慣性補(bǔ)償力矩，N·m。

通過力矩公式可以看出，影響卷筒電動(dòng)機(jī)力矩設(shè)定值的變化量有：張力力矩、彎曲補(bǔ)償力矩和慣性補(bǔ)償力矩，而張力力矩為過程可調(diào)參數(shù)，因此，通過調(diào)節(jié)卷取張力可改善扁卷問題。但是考慮到張力對(duì)成品寬度、卷形的影響，結(jié)合寬度、卷形在不同張力情況下的變化情況（見表2），并通過整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終選擇最優(yōu)張力在60~70 kN之間。

表2 張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.4 優(yōu)化豆型設(shè)計(jì)

針對(duì)前期出現(xiàn)的花紋輥豆型尖銳、容易被擠壓變形而產(chǎn)生的扁卷問題，在原有基礎(chǔ)上對(duì)豆型進(jìn)行了優(yōu)化，在后續(xù)的生產(chǎn)中豆型損傷問題得到徹底解決，扁卷問題得到有效改善，具體優(yōu)化如圖2所示。

從圖2可知，豆型寬度從原來的5.5 mm加寬到9 mm；豆深從原來的4 mm降到3.5 mm；豆邊夾角從原來的70°增加到90°；花紋刀圓弧角從原來的1.5 mm加大到2.5 mm。

圖2 豆形優(yōu)化圖（mm）

2.5 卷徑優(yōu)化計(jì)算

花紋板的帶鋼長(zhǎng)度沒有進(jìn)行二級(jí)模型設(shè)定，可以采用已有的光板帶鋼長(zhǎng)度進(jìn)行推導(dǎo)，得出花紋板長(zhǎng)度的計(jì)算方法：

式中：V為鋼坯體積，mm3；ε為成材率（假設(shè)花紋板與光板一致）；H為帶鋼厚度，mm；W為帶鋼寬度，mm；L為帶鋼長(zhǎng)度，mm；β為帶鋼斷面花紋豆所占面積比；HB為花紋板帶鋼厚度，mm；LB為花紋板長(zhǎng)度，mm。

根據(jù)圖2的花紋樣式可以計(jì)算出：帶鋼斷面花紋豆所占面積比β=0.16，帶入公式（2）推導(dǎo)出：

根據(jù)公式（3），按照二級(jí)模型設(shè)定的光板長(zhǎng)度，計(jì)算出花紋板長(zhǎng)度，再結(jié)合豆高設(shè)定，便可計(jì)算出真實(shí)的鋼卷直徑。這樣就保證了卸卷小車預(yù)定高度的準(zhǔn)確性，從而解決了定尾異常問題。

3 結(jié)論

1）極限薄規(guī)格厚度的花紋板扁卷問題主要受溫度、豆型、張力以及卷徑等因素的影響，而這些關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整需要通過多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和驗(yàn)證才可確定；過程中單獨(dú)調(diào)整某個(gè)參數(shù)時(shí)，需考慮對(duì)其他因素產(chǎn)生的影響。

2）經(jīng)過多次針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，綜合考慮各控制參數(shù)的相互影響變化，通過優(yōu)化調(diào)整，更加有效地改善了扁卷問題，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，也節(jié)約了下道工序的加工成本。